[发明专利]一种高加工性能磷酸铁锂正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料的制备技术领域，具体涉及一种高加工性能磷酸铁锂正极材料的制备方法。

背景技术

新能源研究开发是人类社会可持续发展的重要基础，随着人类社会的发展，人们对高效、环保、经济的新能源需求愈来愈强烈。锂离子电池作为重要的化学电源之一，可广泛应用于储能设备、电动工具类、轻型电动车辆、固定型电源、军事装备等多个行业领域。尤其是大规模储能电池和动力电池的发展需要高能量密度、高安全、环保和价格低廉的正极材料。

具有橄榄石结构的磷酸铁理，因为其原料来源丰富、成本低、对环境友好、安全性能高、比容量高、放电平台平稳、热稳定性和循环性能优异等优点，是锂动力电池首选的正极材料。目前，磷酸铁锂已广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机以及光伏储能电池等大型动力设备上。在以往的磷酸铁锂制备工艺中，如何提高材料的比表面和极片的压实密度等加工性能一直是个难题，制约了其发展。

发明内容

本发明的目的就是针对上述己有技术存在的不足，提供了一种具有高加工性能的磷酸铁锂正极材料的制备方法，以便实现磷酸铁锂的商业化生产。

本发明的技术方案是：锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法，包括以下步骤：

混合物的制备：采用锂源化合物、铁源化合物和磷源化合物为原料，按磷：铁：锂摩尔比为1：1：1~1.05的比例称量锂源化合物、铁源化合物和磷源化合物，加入润湿剂充分混合后置于球磨机中球磨，取出经喷雾干燥处理，得到的前驱体再经碾压设备在1000~4000PSI的压力下碾压1~8h后取出，置于粉末压片机中压片；

合成磷酸铁锂：将片状混合物在空气气氛中加热至700~900℃，并在700~900℃下持续煅烧2~30h，得到的产物再经粗粉碎，细粉碎，筛分，表面改性（碳包覆），混合干燥等工序，最终得到目标产物磷酸铁锂。

步骤（1）中采用湿法球磨的方式将锂源化合物、铁源化合物、磷源化合物混合均匀，球磨时间控制在24~50h。

所述步骤（1）中经过湿法球磨和喷雾干燥后的前驱体需再经碾压设备在1500~3000PSI的压力下充分碾压2~6h后取出，置于粉末压片机中压片。

所述步骤（1）中润湿剂为乙醇、丙酮、高纯水中至少一种。

所述步骤（1）中混合物在湿法球磨和喷雾干燥后，得到的前驱体仍需通过碾压设备充分碾压研磨。

所述步骤（2）中对混合物采用连续式加热方法升温至800~850℃，升温速率为10~20℃/min。

所述锂源化合物为选自氢氧化锂、草酸锂、醋酸锂、碳酸锂、叔丁醇锂、苯甲酸锂、甲酸锂、四水柠檬酸锂、磷酸锂、磷酸氢二锂、磷酸二氢锂和草酸锂中的一种或几种。

所述铁源化合物为选自硝酸铁、草酸亚铁、三氧化二铁、氧化亚铁的一种或几种。

所述磷源化合物为磷酸、磷酸铵、五氧化二磷、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵中的一种或几种。

所述原料碳源为石墨，葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、淀粉、甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或几种。

本发明的有益效果是：本发明所述的这种锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法，工艺简单易控，易于实现清洁的工业化生产。该制备方法在原料湿法球磨，喷雾干燥后，还增加了碾压设备碾压研磨的步骤，有效地控制了磷酸铁锂的粒径和化学组成，具有更合理的比表面(m2/g)和压实密度（g/cm3），而加工性能优异，获得的磷酸铁锂材料能量密度高，电学性能优良，稳定性好。利用本发明制备的磷酸铁锂材料具有很高的实用价值，作为电池正极材料具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明工艺流程图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

实施例1

将化学纯的磷酸二氢铵，草酸亚铁，碳酸锂按摩尔比为1:1：1.05的比例称量并混合，加入适量的乙醇充分润湿混合后置于行星式球磨机中球磨24h,取出经喷雾干燥处理，得到的前驱体再经碾压设备在1500psi的压力下充分碾压研磨2h后取出，压片。将片状混合物在空气气氛中加热至900℃，并在900℃下持续煅烧3h，得到的产物再经粗粉碎，细粉碎，筛分，表面改性（碳包覆），混合干燥等工序，最终得到目标产物磷酸铁锂。

实施例2